999精品在线视频,手机成人午夜在线视频,久久不卡国产精品无码,中日无码在线观看,成人av手机在线观看,日韩精品亚洲一区中文字幕,亚洲av无码人妻,四虎国产在线观看 ?

不同徑級紅松生長對氣候變化響應穩定性和極端干旱適應性分析

2025-08-03 00:00:00齊妍劉濱輝蘇遠航周婉瑩張峰源竇澤雨
森林工程 2025年4期
關鍵詞:恢復力氣候因子徑級

中圖分類號:S791.247 文獻標識碼:A DOI:10.7525/j.issn.1006-8023.2025.04.004

Abstract:As the global climate warms,the frequency of extreme events increases,resulting in the decline and even death of some of the world's forests,and insome places theimpactis more pronouncedon large trees.The climate in Northeast China is graduall becoming warmer and drier,and Pinus koraiensis,asthe main precious tree species in Northeast China,has alreadyexperiencedadeclinein the studyarea.However,thediferences inthe effctsof temperatureriseand extreme events onthe growth of Pinus horaiensis ofdiferent diameter classs have not been studied in detail.Theresponseofdiferentdiameterclasssof Pinus horaiensis toclimatechangeandtheadaptabilitycharacteristics (resistance,resilience,restoring elasticityand relative resilience to extreme drought were analyzed and compared by dendrochronology inthe natural forest areaof southern Xiaoxing'anling.Theresults showed as folows:1)There was a negativecorrelation betweenlarge diameter and the maximum temperature at the begining of the growing season,and a positive correlationbetweenlargediameterandtheprecipitation in Juneof thesame year;the minor grade was negatively correlatedwiththe precipitationat theendofthegrowing seasoninthecurrentyearandthepreviousyear.2)The growth trendof large diameter class and small diameter classwas basicallythesame,inwhich theresponsestabilityoflargediameter classtothe maximum temperature of the growing season was lower than thatof small diameter class,and the growthofsmall diameterclasswas mainlyafected bythedecreaseof precipitation.3)Withthewarmingofclimate,the resistanceand relativeresilienceof diffrent diameter classs to extremedrought showedadownward trend,and the adaptabilityoflarge diameterclasstodrought was slightlylower thanthatofsmalldiameterclass,butthedifference was notobvious.The diffrenceof response to climate and the stabilityof responseof different diameterclasses of Pinus horaiensis mainlyappearedintheearlygrowingseasonofrapid growth,reflectingthediferentdemandofdifferentdiameter classes forhydrothermalconditions.Withthewarmingof climate,theadaptabilityofradial growthofdiferentdiameter classes of Pinus horaiensis to extremedrought events decreased,and itcouldnotrecover tothe pre-droughtlevel in the shortterm.Itispredicted thatthefutureclimatewillcontinuetorise,andtheadaptabilityoflargediameterclass Pinus koraiensis may weaken.Further analysis shouldbecarried out basedonthefrequencyand time of drought,and the research cope shouldbe expanded todeal withthe adverse efects of warmingon Pinus horaiensis forest,which will play animportant role in forest management.

Keywords: Tree ring;diameter grade;restoring elasticity;drought; climate warming; Pinus koraiensis

0 引言

全球氣候變暖,伴隨著干旱頻率和強度的增加[1],導致森林普遍減少和樹木死亡[2-3],嚴重影響了人類活動和生態系統的穩定性。樹木死亡率可能會隨著氣候變化而增加,其頻率和影響范圍也會增加[4-6]。通常大徑級的樹在森林中起著關鍵作用,大徑級樹木比小徑級樹木對干旱的反應更敏感,研究結果表明,對干旱脅迫的脆弱性是隨著樹高增加而增加[7]。由于干旱等原因引起的森林衰退現象已經在世界各地發生,預計未來會隨著氣候變化而增多,并且對生態系統固碳能力產生負面作用。所以,了解不同徑級樹木應對干旱事件的反應能力以及對氣候變化的響應穩定性變得尤為重要。

通常認為樹木與氣候之間的關系是穩定的[8],但是隨著研究的不斷深人,發現一些樹木對氣候響應會隨著某些氣候因子變化而變化[9-10]。研究證實樹木在北半球中高緯度寒冷且暖干化嚴重的地區會出現與氣候響應不穩定的現象[11-13],且多發生在對土壤水分要求較高的淺根性樹種,也有可能發生在干旱區的深根性樹種,比如青海云杉(Piceacrassifolia)[14]、冷杉(Abiesfabri)[15]和紅松[13]等。除了變暖可能改變樹木生長氣候響應特征以外,一些極端事件對于樹木生長的影響更加明顯,而且變暖可能導致樹木生長對于極端事件的適應性降低。研究表明[16-19],樹種、徑級、年齡、競爭、緯度和海拔等生物和非生物因素會影響干旱對樹木的影響。一般認為,當樹木經歷了長期的干旱脅迫并到達一個閾值,將無法恢復到干旱發生前的狀態,最后導致樹木大面積的衰退或死亡[20-21]。為更有效地評價樹木抵抗干旱的能力,可以用樹木年輪學的方法建立生長的時間序列。而抵抗力和恢復力是用于評定樹木應對干旱的關鍵性指標[22],通過長時間的樹木生長數據量化樹木的適應性,對于準確預測森林應對未來氣候變化的適應能力是很重要的內容。

近年來,中國東北地區經歷了自20世紀50年代以來最大的溫度上升[23],并且從20世紀70年代開始,這種快速升溫造成了氣候向著變暖變干的趨勢發展[24]。針闊混交林是小興安嶺地區最典型的植被類型,紅松作為其主要針葉樹種,但目前不同徑級紅松對干旱適應性的影響研究甚少。賈漢森等[25]對不同徑級栓皮櫟(Quercusvariabilis)的研究發現,在干旱年大徑級栓皮櫟的生長量減少更多,同時干旱后大徑級的栓皮櫟生長恢復得也更快,可能是由于大徑級的樹木積累了更多非結構性碳水化合物,有利于干旱后的生長恢復。姜慶彪等[26]的研究發現有所不同,小徑級油松(PinusTabulaeformis)對干早的敏感性更高,在干早月份的生長量下降更大,但干旱后生長恢復得也更快。研究西班牙東南部的黑松(Pinusthunbergii)發現,經過嚴重干旱事件之后,黑松的生長會大大減少,大徑級對比小徑級黑松生長減少得更多,在干旱之后恢復得也越快[27]。在研究不同徑級的北美紅櫟(Quercusrubra)中發現,小徑級的樹木通過提早關閉氣孔來抵御干旱,大徑級的樹木則通過獲取更深處的水資源來應對干旱條件[28]。

當前對于紅松生長對氣候的響應已開展大量研究,但對于不同徑級紅松如何應對極端干旱方面的研究還較少,該研究可為未來更好地預測紅松闊葉林生長動態提供科學依據。

1 研究區與方法

1.1 研究區概況

研究區地處牡丹江市牡丹峰國家森林公園,該地區氣候屬于中緯度寒溫帶大陸性季風氣候,夏季氣溫(6一8月份)相對溫暖,降水較多,冬季氣溫、降水量均較低,如圖1和圖2所示。根據牡丹江氣象站( 44° 數據顯示,1960—2019年間月平均最高溫在7月,為 27.8°C 。冬季漫長寒冷,月最低溫在

1月,為 -22.6°C 。全年無霜期約131d。研究區域以紅松為主要樹種,伴有水曲柳(Fraxinusmandshurica)、黃菠蘿(Phellodendronamurense)、胡桃楸(Juglansmandshurica)和色木槭(Acer pictum)等。

圖1牡丹江地區月氣溫與降水量變化(1960一2019年) Fig.1 Variation of monthly temperature and precipitation in Mudanjiang area (196o-2019)
圖2牡丹江地區年氣溫與降水量變化(1960一2019年)Fig.2 Variation of annual temperature and precipitation in Mudanjiang area (196o-2019)

1.2樣品采集及年表建立

在研究區內選擇一塊遠離干擾的 50m×50m 的樣地,對其中所有喬木進行編號,并測量其胸徑、樹高和冠幅等。對胸徑大于 10cm 的用生長錐采集樹心,為避免不同方向的生長差異[29],采樣均是在胸高 1.3m 處,東南或西北的方向分別鉆取2根樣芯,共鉆取70棵樹,樣芯140根。野外采集的樹輪樣芯按照常規的樹輪年輪學方法進行處理[30],用木槽固定好并用細線加固以防形變而翹起,最后風干再進行打磨拋光,直至樣芯表面光滑,可看出年輪界限即可。在顯微鏡下運用骨架示意圖[31的方法進行初步交叉定年,調整偽輪和缺輪造成的差異,用LINTAB6.0年輪寬度分析儀(精度 0.001mm 辨識,測得樹輪原始寬度。利用COFF-CHA程序對測量結果進行檢驗,去掉不符合主序列的樣芯,最終剩余69棵樹的132根樣芯。將所有紅松以胸徑的 50% 分位數為分界點32,劃分為大徑級組和小徑級組。最后用ARSTAN[33]程序中的負指數函數去除樹木生長趨勢,最終得到2組林分標準年表和所有標準化的單木樹輪寬度指數(Ringwidthindex,RWI)。

1. 3 氣象數據

牡丹江地區的氣象數據(1960—2019年)通過中國氣象數據共享服務中心(http://data.cma.cn/en)獲取,利用SAS軟件計算出逐月和逐年數據。帕爾默干旱指數(Palmerdroughtindex,PDSI)數據來源于荷蘭皇家氣象研究所數據共享網站(http://climexp.knmi.nl)的格點氣象數據。

1.4樹木生長氣候響應的穩定性和應對干旱適應性分析

研究區紅松徑向生長除受當年氣候因子的影響外,還受到前一年氣候因子的影響,因此分析紅松徑向生長-氣候關系的時間跨度為前一年5月至當年10月,響應穩定性的滑動窗口為 20a 為分析樹木對干旱的適應性,參照國家《氣象干旱等級》(GB/T20481—2006)的標準[34],計算上一年11月至當年5月的平均PDSI,小于-2的年份定義為干旱年,若出現連續干旱則認定為一個干旱事件。隨著樹木的生長,紅松年輪寬度的變化趨勢并不相同,存在著地域、樹齡等方面的差異,這與樹木生長過程中木材體積增大的總體趨勢表現出較大的差異,為準確地凸顯紅松的生長情況,更好地分析其生長狀況對氣候變化的響應情況,利用樹輪寬度計算胸高斷面積增量,進而更加準確反映研究區域紅松生長量(BAI,式中記為 的大小,計算公式為

BAI=π(Rn2-Rn-12

式中: Rn 是 n 年的年輪半徑, μm;Rn-1 是 n-1 年的年輪半徑, μm 。

根據Lloret等[21]的方法計算4個指標:抵抗力(Re-sistance)、恢復力(Recovery) ? 恢復彈力(Resilience)和相對恢復力(Relativeresilience),其公式為

式中: Rt 為林木經歷干旱事件后保持正常生長的能力,數值上為干旱發生時與干旱發生前生長的比值; Rtgt;1 為干旱期間樹木生長沒有發生下降; Rc 為林木經歷干旱后恢復至之前生長的能力,數值上為干旱事件發生后與發生期間生長的比值, Rcgt;1 為相較于干旱發生時,干旱發生后樹木生長的恢復能力; Rs 為林木經歷干旱后恢復至干旱前正常生長狀態的能力,數值上為干旱事件發生后與發生前生長的比值,可表達為 Rt 與 Rc 的乘積, Rsgt;1 為與干旱前相比,干旱發生后樹木完全恢復并加速了生長; RRs 是以擾動過程中經歷的損傷為權重的恢復力,數值上為 Rs 與 Rr 的差。對擾動(損傷程度低)的高抵抗力降低了相對恢復力,而低抵抗力增加了相對恢復力。如果擾動后的表現低于擾動事件期間的表現,則相對恢復力可能為負值; BAID 為干旱事件發生時的BAI; BAIpre 和 BAIpost 為干旱事件發生前3年和后3年的平均BAI。

1.5 數據分析

利用SAS中的皮爾遜(Pearson)相關分析,探究年表和氣候因子之間的相應關系,由于前一年樹木生長會受到前一年氣候的影響,所有時間跨度選為前一年5月到當年10月。分析BAI、抵抗力、恢復力、恢復彈力及相對恢復力,不同徑級的林分年表和氣候因子的滑動相關分析,都是由SAS軟件中的皮爾遜(Pearson)相關分析完成,制圖由Origin2020和ArcGis軟件完成。

2 結果與分析

2.1不同徑級紅松樹輪年表統計特征

研究區不同徑級紅松標準化年表統計參數見表1,從樣本總體代表性(sample population representative-ness,SPR)來看,大小徑級紅松年表樣本總體代表性分別為0.952、0.954,均達到0.90以上,表明樣本所含信息能夠代表總體特征。標準差(standarddeviation,SD)和信噪比(signaltonoiseratio,SNR)均較高,說明樣本包含了很多信息并具有代表性。2組年表的平均敏感度(meansensitivity,MS)均大于0.15,表明年表的質量較好,對氣候變化較為敏感。一階自相關(autocorrela-tionorder1,AC1)數值的大小用于衡量前一年氣候對當年樹木生長的影響,其數值越大,當年樹木生長受前年氣候影響越大,大小徑級組年表AC1分別為0.6998、0.8747,說明當年樹木生長受到前一年氣候的影響。大小徑級組年表樣芯間平均相關系數(averagecorrelationcoefficientbetweensamplecores,AC)分別為 ,代表樣芯間樹輪寬度變化相對一致。總體而言,2組不同徑級的年表統計特征值表明年表質量較高,符合樹木年輪學研究要求。

不同徑級紅松在1970一1983年樹輪寬度指數均呈顯著上升趨勢,大徑級上升速率更快;在1984—2000年,不同徑級年輪寬度指數呈現顯著下降趨勢,同樣大徑級下降更快,如圖3所示。

表1不同徑級樹輪寬度年表統計特征值Tab.1 Statistical characteristicvalues of tree ring width chronology of different diameter classes
注:DBH為樹的胸徑 :Sss 為子樣本信息強度。

Note:DBH is diameter at breast height; Sss represents sub sample information strength

實線為樹輪寬度指數;虛線為樣本量 ?sss? 為子樣本信息強度;DBH為樹的胸徑。圖3不同徑級紅松樹輪寬度指數變化

The solid line represents the tree ring width index,the dashed line represents the sample size, Sss represents sub sample information strength,DBH isdiameterat breast height.

Fig.3Variationof treeringwidth index of Pinuskoraiensisindifferentdiameterclasses

2.2不同徑級紅松與氣候因子的響應關系

不同徑級紅松與帕爾默干旱指數(PDSI)的相關關系,如圖4所示,大徑級與PDSI在當年7月呈顯著正相關,而小徑級均與PDSI呈現顯著負相關。如圖5所示,1960—2019年溫度和降水均在1980年前后出現起伏,其中8月份降水逐漸呈下降趨勢。不同徑級紅松標準年表與主要氣候因子相關分析,如圖6所示。大徑級紅松徑向生長與當年6月平均溫、最高溫和7月最高溫呈顯著負相關,與當年6月降水呈顯著正相關,與前一年11月降水呈顯著負相關。小徑級與前一年8月、11月和當年8月降水呈顯著負相關。說明生長季初期降水和高溫是影響大徑級紅松的主要因素,小徑級紅松主要受生長季末期降水的影響。

2.3 不同徑級紅松的氣候穩定性差異

不同徑級的林分年表分別和氣候因子做20a滑動相關分析,如圖7所示。考慮到氣候變暖可能會導致樹木生長和氣候因子的響應會發生變化,滑動相關分析分析了不同徑級紅松與氣候因子響應中顯著相關的因子,分別是上一年8月和11月的降水、當年6月和7月的最高溫、當年6月和8月的降水。

不同徑級對于當年6月的最高溫都呈現負相關,大徑級在1979一1987年為顯著負相關,而小徑級僅在

*為顯著相關 (Plt;0.05) ;**為極顯著相關 (Plt;0.01) ;p為上一年;c為當年
enotessignificantcorrelation (Plt;0.05) : *** denotes extremelysignificantcorrelation (Plt;0.01) ;pdenotes the previous year;cdenotes the current year.圖4不同徑級的紅松標準年表與帕爾默干旱指數(PDSI)相關關系圖51960—2019年6、7月最高溫和6、8月降水趨勢Fig.5Trendchartofthehighesttemperaturein JuneandJulyandprecipitationin JuneandAugustfrom1960to2019

1970年和1981一1983年呈現顯著負相關,其余年份均不相關。大徑級對當年6月的降水穩定呈現顯著正相關,到1984年顯著關系逐漸變弱,小徑級在前期主要呈顯著正相關,相關系數低于大徑級,從1986年開始變為不顯著負相關。大徑級從1983一1991年與當年7月的PDSI呈顯著正相關,小徑級均呈負相關。

*為顯著 (Plt;0.05 ;**為極顯著 (Plt;0. 01) ;p為上一年;c為當年。圖6不同徑級紅松標準年表與月平均溫、月最高溫、月最低溫、月降水量的相關關系 Fig.6Corelationbetweenthestandardchronologyofdiferentdiameterclassesof Pinuskoraiensisandmonthlymean temperature,monthly maximum temperature,monthly minimum temperature and monthly precipitation

indicates significant (Plt;0.05) ; ** indicates extremely significant (Plt;0.01) ; p represents the previous year; c represents the current year.

結合圖3和圖5,不同徑級紅松生長變化趨勢基本一致,在1984年前出現短暫上升趨勢,1984年后呈下降趨勢,且大徑級生長上升和下降的速率都高于小徑級。大徑級在1984年前生長上升,可能是因為6月最高溫上升不顯著且6月降水顯著上升,后期生長下降是6月降水下降,與大徑級類似小徑級的生長變化主要與6月降水有關。由此可見,生長季初期的水分供應可能是限制該地區紅松生長的主要限制因子,這一限制作用對大徑級樹木影響更為明顯。

總體來說,在1984年之后,大徑級對當年6、7月最高溫和6月降水顯著關系減弱,對PDSI呈顯著正相關,均在1991年以后呈不顯著。小徑級對當年6月降水呈顯著正相關,在1984年變為負相關,對其他因子均在1984年后呈不顯著關系。生長季高溫對大徑級影響大,當降水減少后,導致高溫對不同徑級的抑制作用增強,且大徑級受影響時間更長。

2.4不同徑級紅松的干旱適應性差異

根據帕爾默干旱指數選出1971、1977—1980、1983、2000、2012年,共5個干旱事件,如圖8所示。

不同徑級紅松對干旱適應性如圖9所示。除了1983年和2012年,小徑級的抵抗力 (Rt) 的平均值都高于大徑級,并且小徑級 Rtgt;1 的比例高于大徑級。大小徑級的紅松對干旱的恢復力 (Rc) 在1971—1983年均呈現出明顯的下降趨勢,在1983年的 Rclt;1 ,說明干旱發生后,樹木生長并沒有恢復到以前的水平,除了1977一1980年和2012年,小徑級的 Rc 的平均值均天于大徑級。在5次干旱事件之后,大小徑級的恢復彈力(Rs) 均呈現下降趨勢,大徑級的彈力指數更高,并且在2012年,大小徑級均有百分之70以上的樹木樣本 Rslt; 1,表明這一年的紅松在干旱脅迫下的恢復彈力較弱。在1971一1983年,大小徑級的相對恢復力 (RRS) 也出現了明顯的下降趨勢,其中大徑級的下降更快,指數更

(20號 tmax 為最高溫: :Prep 為降水量;PDSI為帕爾默干旱指數;p為上一年;*表示顯著 (Plt;0.05 );**表示極顯著 (Plt;0.01) 。縱坐標的年份僅用滑動窗口的第一年代表。

圖7不同徑級林分年表和氣候因子20年滑動相關結果

(20號 tmax is thehighesttemperature,Prepistheprecipitation,PDSIisthePalmerdroughtindex,pistheprevious year,*issigiicant (Plt;0.05) ,** isextremelysignificant (Plt;0.01) .The year of the ordinateisrepresented onlybythefirst year of the slidingwindow.

Fig.720-yearslidingcorrelationresultsbetweenstandchronologyandclimaticfactorsofdifferentdiameterclasses低,除了1971年,其余干旱年份的所有樣本的相對恢復力都低于1,表明所有紅松在干旱后3a內都沒有恢復到原來的水平。

圖8前1年11月至當年5月平均PDSI(1902—2020年)Fig.8Average PDSlfrom Novemberof the previous year to May of the current year (1902-2020)

總體來說,小徑級紅松在抵抗力、恢復力、恢復彈力和相對恢復力都略高于大徑級,在1971年和1983年不同徑級的抵抗力和相對恢復力差異比較顯著。在經過了1977一1980年的連續干旱之后,對不同徑級的紅松的恢復能力都造成了嚴重的下降,但都能恢復到原有水平。

箱線圖顯示了中位數(水平線)和平均值(方形),經方差分析,小寫字母差異具有統計學意義 (Plt;0.05) 。eboxplotshowstemedan(orzontalline)andmean(square)withstatisticallsignificantdiffrencsinlowercaseletersbyOVA (Plt;0.05) :圖92組不同徑級的紅松在不同干旱事件的抵抗力、恢復力、恢復彈力和相對恢復力Fig.9Resistance,resilience,restoringelasticityandrelativereslienceoftwogroupsofPinuskoraiensiswithdifferentdiameter classes underdifferent drought events

3討論

3.1不同徑級紅松與氣候因子的穩定性變化

研究區內大徑級的紅松生長與當年6、7月的最高溫顯著負相關,與當年6月的降水呈顯著正相關,這與劉敏[35]的研究結果相同;小徑級對當年8月和上一年8月、11月的降水呈顯著負相關,這與及瑩[3的研究結果一致。黑龍江地區紅松通常是從5月開始生長,到9月結束[37],尤其6月溫度對于樹木的生理活動會產生嚴重影響,使其光合作用受到直接干擾[3,間接對呼吸和蒸騰作用發生改變。此時,由于6月和7月的高溫加劇了土壤水分的流失,進而影響土壤里有效水分的利用[38],樹木因為缺水而無法進行光合作用,抑制了形成層的細胞分裂[39]。而這時6月的降水恰好可以有效地緩解干旱,為生長提供所需的水分。根系質量會隨著樹木大小的增加而增加,大徑級樹木的根系質量更大[40],所以對水分的需求也就越大。小徑級樹木通常處于林冠下層,環境較為穩定,生長季前中期的降水可能已經達到了小徑級樹木的需求,而在生長季高溫的環境下,增加了土壤水分的蒸發,導致大徑級樹木的水分需求得不到滿足,所以與6、7月的最高溫呈顯著負相關。Ryan等[41]的研究曾指出,隨著樹木徑級的增加,樹木體內的水分運輸隨著高度的增加,逐漸成為影響生長的關鍵因子,此時,樹木體內缺水會導致氣孔關閉,降低徑向生長。所以,大徑級要比小徑級對6月的降水更敏感,這和本研究結果一致。大徑級主要受到當年氣候因子影響,小徑級則受當年和上一年氣候因子的共同作用,說明氣候因子對小徑級紅松的生長起到了滯后作用,這與王曉明等[42]在長白山地區的研究相一致。不同徑級紅松與當年6、7月最高溫穩定呈現負相關關系,其中對當年6月最高溫的動態關系呈現出對大徑級的制約更強,與小徑級的負相關關系逐漸減弱。可能是由于小徑級的樹木處于林冠下層,減少了受到太陽輻射的影響[43]。大徑級紅松對當年6月降水一直呈穩定正相關關系,而小徑級對6月降水的響應在1984年左右由正相關轉變為負相關,快速升溫和變化不明顯的降雨量,造成PDSI值急劇下降,這與苑丹陽等[44的研究結果一致,不同徑級紅松對當年7月的PDSI的響應穩定性由不顯著變為顯著,小徑級紅松對于7月的PDSI負相關關系,大徑級對當年7月PDSI的正相關關系逐漸增強,說明干旱已成為限制紅松生長的限制因子,隨著溫度升高而降水增加幅度不大,導致蒸發量增加,對樹木的干旱脅迫加重[45]。

不同徑級年輪寬度指數在1984年左右出現一個峰值,然后開始下降,這與氣溫出現突變有關。有研究證明,1984年之后升溫加速[46-47],由于大徑級和生長季溫度呈顯著正相關,且在快速升溫期后,表現出負相關關系增強,所以升溫更加抑制了天徑級的生長。小徑級由于不受溫度限制,所以生長下降和升溫無關,主要受6月降水的影響,且在1984年之后對降水的響應關系由正相關變為負相關。可能是降水減少,區域氣候趨于暖干化[48],導致小徑級出現生長下降的現象。

3.2不同徑級紅松的干旱適應性差異

經過研究表明,熱帶、溫帶和干旱的森林生長彈性在下降,可能是水分的限制和氣候變化導致的,而北方森林卻受氣候變暖和二氧化碳的影響,最終導致森林恢復力的增加[49]。本研究結果表明大徑級和小徑級的紅松在對干旱的適應性并沒有表現出明顯的差異,經歷了極端干旱之后,都出現了生長下降的趨勢,恢復彈力逐漸減弱。有研究發現干旱對樹木生長有著一定的影響,關閉氣孔以減少水分損失,同時碳吸收也在減少[50]。大徑級的恢復彈力好一點,可能是因為大徑級的根系儲水更多,在經歷干旱事件之后能及時補充水分的供應,從而能夠短暫的緩解了水分的虧缺。大徑級的樹木通常根系十分發達,能夠更好地保存水分,但是小徑級的樹木長久以來會更適應缺水,從而提高對水分的利用率[51]。而這些環境對于需要更多資源的大徑級樹木過于苛刻,所以,大小徑級的紅松都有抵御干旱的能力,但這也表明了不同徑級的紅松對干旱的適應方式有所不同。干旱的發生時間和嚴重程度都加強了其“遺產效應”,這降低了樹木的恢復能力,使其更難從干旱中完全恢復[52]。在經過連續4a干旱之后,不同徑級紅松對干旱的抵抗力和恢復力都嚴重下降,但都能在3a內恢復到干旱前的水平,這與閻弘等[53]的研究結果相同。小徑級對PDSI均呈顯著負相關,但大徑級只與7月PDSI呈正相關,這與神農山白皮松的研究結果一致[54],該研究發現幼齡樹和中齡樹對PDSI的敏感度高于老齡樹。大徑級樹木葉片葉綠素含量降低[55],生理機能下降,導致對水分吸收效率下降,所以導致對夏季干旱更敏感[5]。而小徑級在恢復力上高于大徑級也已被證明[57],在水分條件受限制的情況下,大徑級樹木根深,會消耗更深層的土壤水分,進而導致在干旱環境下,表現出較低的抵抗力和恢復力。因此,大徑級更易受到干旱脅迫,氣候暖干化對生長影響更大。

4結論

本研究利用牡丹江地區不同徑級紅松共132個樣本,建立了2個樹輪標準年表,結合氣候因子,探究不同徑級紅松對氣候響應的穩定性和干旱適應性。得出以下結論。

1)大徑級紅松對當年6、7月最高溫呈顯著負相關,對6月降水呈顯著正相關;小徑級紅松對上一年8、11月和當年8月降水呈顯著負相關。大徑級對生長季前期降水的需求更大,而生長季后期的降水對小徑級紅松產生抑制作用。

2)不同徑級紅松對氣候變化的穩定性差異主要表現為6月降水的變化對大徑級影響更明顯,持續時間更長。

3)大徑級在抵抗力和恢復力等低于小徑級,不同徑級對干旱適應性指標均出現下降,表明隨著氣候變暖,紅松對干旱適應性降低。

未來將增加紅松采樣點,更全面地揭示紅松在不同生態環境下對氣候的響應及響應穩定性和對干旱的適應能力,有助于預測未來氣候變化背景下闊葉紅松林的林分組成和動態變化,從而揭示極端事件的變化規律,為有效地進行森林保護和管理提供科學依據。

參考文獻

[1]ZHANGX,FANZ,SHI Z,etal.Treecharacteristics and drought severitymodulate the growth resilienceofnatural Mongolian pine to extreme drought episodes[Jl.Science of The Total Environment,2022,830:154742.

[2]ANDEREGGWRL,KANEJM,ANDEREGGLDL.ConsequencesofwidespreadtreeMortalitytriggeredbydrought and temperature stress[J].Nature Climate Change,2012,3 (1):30-36.

[3]ALLENCD,BRESHEARSDD,MCDOWELL NG.On underestimationofglobalvulnerabilityto treemortalityand forest die-off from hotter drought in the Anthropocene[J]. Ecosphere,2015,6(8) : 1-55.

[4] MCDOWELL N G. Mechanisms linking drought, hydraulics,carbon metabolism,and vegetation mortality[J].Plant Physiology,2011,155(3):1051-1059.

[5] MCDOWELL N G,POCKMAN W T,ALLEN C D,et al. Mechanisms of plant survival and mortality during drought : Why do some plants survive while others succumb to drought?[J].New Phytologist,2008,178(4) :719-739.

[6] PARK WILLIAMS A,ALLEN C D,MACALADY A K,et al. Temperature as a potent driver of regional forest drought stress and tree mortality[J]. Nature Climate Change,2013, 3:292-297.

[7]BENNETT AC,MCDOWELL NG,ALLEN C D,et al. Larger trees suffer most during drought in forests worldwide [J].Nature Plants,2015,1: 15139.

[8]吳祥定.樹木年輪與氣候變化[M].北京:氣象出版社,1990. WUX D.Tree rings and climate change[M1.Beijing: China Meteorological Press,1990.

[9]BRIFFA KR,SCHWEINGRUBERFH,JONES PD,et al. Reduced sensitivity of recent tree-growth to temperature at high northern latitudes[J].Nature,1998,391(6668): 678-682.

[10] ZHANG Y,WILMKING M. Divergent growth responses and increasing temperature limitation ofQinghai spruce growth along an elevation gradient at the northeast Tibet Plateau[J]. Forest Ecology and Management,2010,260 (6) :1076-1082.

[11] ZHANG Y,WILMKING M,GOU X. Changing relationships between tree growth and climate in Northwest China [J].Plant Ecology,2009,201(1) :39-50.

[12] CHEN ZJ,ZHANG X,CUIM,et al. Tree-ring based precipitation reconstruction for the forest-steppe ecotone in northern Inner Mongolia,China and its linkages to the Pacific Ocean variability[J].Global and Planetary Change, 2012,86-87:45-56.

[13]YUDP,LIUJQ,ZHOUL,et al. Spatial variation and temporal instability in the climate-growth relationship of Korean pine in the Changbai Mountain region of Northeast China[J]. Forest Ecology and Management,2013, 300:96-105.

[14] LIANG E, SHAO X,ECKSTEIN D,et al. Topographyand species-dependent growth responses of Sabina przewalskii and Picea crassifolia to climate on the northeast TibetanPlateau[J].Forest Ecologyand Management,2006, 236(2-3) :268-277.

[15]YUDP,WANGQL,WANGGG,etal.Dendroclimatic response of Picea jezoensis along an altitudinal gradient in Changbai Mountains[Jl.Science in China Series E:Technological Sciences,2006,46:150-159.

[16]ANDEREGGWRL,SCHWALMC,BIONDIF,etal. Pervasive drought legacies in forest ecosystems and their implications for carbon cycle models[J].Science,2015,349 (6247) :528-532.

[17] MARQUES IG,CAMPELO F,RIVAESR,et al. Tree rings reveal long-term changes in growth resilience in Southern European riparian forests [J].Dendrochronologia,2018,52:167-176.

[18] MERLIN M,PEROT T,PERRET S,et al. Effects of stand composition and tree size on resistance and resilience to drought in sessile oak and Scots pine[J].Forest Ecology and Management,2015,339:22-33.

[19]SUN SJ,LEI S,JIA H S,et al. Tree-ring analysis reveals density-dependent vulnerabilityto drought in planted Mongolian pines[J].Forests,202O,11(1) :98.

[20] BREDA N,BADEAU V.Forest tree responses to extreme drought and some biotic events: Towards a selection according to hazard tolerance?[J]. Comptes Rendus Geoscience,2008,340(9-10) :651-662.

[21]LLORET F,KEELING E G,SALA A,et al. Components of tree resilience: Effects of successive low-growth episodes in old ponderosa pine forests[J]. Oikos,2011,120 (12) :1909-1920.

[22]VICENTE-SERRANO S M,GOUVEIAC,CAMARERO JJ,et al. Response of vegetation to drought time-scales across global land biomes[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2012,110(1) :52-57.

[23] WANG S P,WANG Z H,PIAO S L,et al. Regional diferences in the timing of recent air warming during the past four decades in China [J].Chinese Science Bulletin, 2010,55(19) :1968-1973.

[24]王亞平,黃耀,張穩.中國東北三省1960—2005年地表 干燥度變化趨勢[J].地球科學進展,2008(6): 619-627. WANGYP,HUANGY,ZHANGW.Variation and tendency of surface aridity index from 1960 to 2005 in three provinces of Northeast China[J].Advances in Earth Science,2008(6) :619-627.

[25]賈漢森,高峻,張勁松,等.太行山南麓不同徑級栓皮 櫟生長對氣候要素及干旱事件的響應[J].應用生態學 報,2021,32(8):2857-2865. JIA H S,GAO J,ZHANG J S,et al. Growth response to climatic factors and drought events in Quercus variabilis trees of different diameter classes at south aspect of Taihang Mountains,China [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2021,32(8) :2857-2865.

[26]姜慶彪,趙秀海,高露雙,等.不同徑級油松徑向生長對 氣候的響應[J].生態學報,2012,32(12):3859-3865. JIANG Q B,ZHAO X H,GAO L S,et al. Growth response to climate in Chinese pine as a function of tree diameter [J].Acta Ecologica Sinica,2012,32(12) :3859-3865.

[27] MARTIN-BENITO D,CHERUBINI P,DEL RIO M,et al. Growth response to climate and drought in Pinus nigra Arn. trees of different crown classes[J]. Trees,2008,22: 363-373.

[28] CAVENDER-BARES J,BAZZAZ F A. Changesin drought response strategies with ontogeny in Quercus rubra:Implications for scaling from seedlings to mature trees[J].Oecologia,2000,124(1) :8-18.

[29]YANG JW,ZHAO H,ZHANG Y,et al. Climate-growth relationship for different directions of Pinus pumilaradial growth at the treeline of northern Daxing'an Mountains, China[J]. Trees,2018,32(1) :311-322.

[30] HERMAN F R. Tree rings and climate [J]. Forest Science,1978,24(3):409.

[31] STOKES M A,SMILEY TL. An introduction to tree-ring dating[M].Tucson:Universityof ArizonaPress,1996.

[32] 劉敏,毛子軍,厲悅,等.不同徑級紅松徑向生長對氣候變 化的響應[J].應用生態學報,2018,29(11):3530-3540. LIU M,MAO Z J,LI Y,et al. Response of radial growth to climate change in Pinus koraiensis with different diameter classes[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2018,29 (11):3530-3540.

[33] COOK E R,HOLMES R L. Program ARSTAN user manual:Laboratory of tree-ring research [M].Tucson: University of Arizona,1984.

[34]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國 家標準化管理委員會.氣象干旱等級:GB/T20481- 2006[S].北京:中國標準出版社,2006. General Administration of Quqlity Supervision,Inspection and Quarantine of the People's Republic of China,Standardization Adminstration ofthe People’sRepublicof China.Classification of meteorological drought:GB/T 20481——2006[S]. Beijing:Standards Press of China,2006.

[35]劉敏.中國東北紅松生長對氣候變化的響應及其動態 研究[D].哈爾濱:東北林業大學,2017. LIU M.Research of dynamic changes and responses of Korean pine growth under climate change in Northeastern China[Dl.Harbin:Northeast Forestry University,2017.

[36]及瑩.黑龍江紅松年輪氣候響應及與變暖關系探討 [D].哈爾濱:東北林業大學,2010. JI Y. Climate-growth relationships of Korean pine in Heilongjiang and their potential for global warming[D].Harbin:NortheastForestry University,010.

[37]于健,劉琪璟,周光,等.小興安嶺紅松和魚鱗云杉徑 向生長對氣候變化的響應[J].應用生態學報,2017,28 (11) :3451-3460. YU J,LIU Q J,ZHOU G,et al. Response of radial growth of Pinus koraiensis and Picea jezoensis to climate change in Xiao-xing'anling Mountains,Northeast China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology,2017,28(11) :3451-3460.

[38]陳振舉,孫雨,何興元,等.千山油松年輪寬度年表的 建立及其與氣候的關系[J].應用生態學報,2007(10): 2191-2201. CHEN Z J,SUN Y,HE X Y,et al. Chinese pine tree ring width chronology and its relations to climatic conditions in Qianshan Mountains[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2007(10):2191-2201.

[39]楊柳,李靜茹,彭劍峰,等.1801年以來河南堯山地區 油松高溫變化及影響機制[J].生態學報,2021,41(1): 79-91. YANGL,LIJR,PENGJF,et al. Temperature variation and influencemechanism of Pinus tabulaeformisring width recorded since 18O1 at Yao Mountain,He'nan Province[J].Acta Ecologica Sinica,2021,41(1) :79-91.

[40]JACQUARTE M,ARMENTANO TV,SPINGARNAL. Spatial and temporal tree responses to water stress in an old-growth deciduous forest[J].American Midland Naturalist,1992,127(1) :158-171.

[41] RYAN M G, YODER B J. Hydraulic limits to tree height and tree growth[J].BioScience,1997,47(4) :235-242.

[42]王曉明,趙秀海,高露雙,等.長白山北坡不同年齡紅 松年表及其對氣候的響應[J].生態學報,2011,31 (21):6378-6387. WANG XM,ZHAO XH,GAO L S,et al. Age-dependent growth responses of Pinus koraiensis to climate in the northslope ofChangbai Mountain,Northeastern China [J].Acta Ecologica Sinica,2011,31(21) :6378-6387.

[43] PICHLER P,OBERHUBER W. Radial growth response of coniferous forest trees in an inner Alpine environment to heat-wave in 2003[J]. Forest Ecology and Management,2007,242(2-3) :688-699.

[44]苑丹陽,趙慧穎,李宗善,等.伊春地區紅松和紅皮云 杉徑向生長對氣候變化的響應[J].生態學報,2020,40 (4) :1150-1160. YUAND Y,ZHAO HY,LI Z S,et al. Radial growth of Pinus koraiensis and Picea koraiensis response to climate change in Yichun City,Heilongjiang Province[J].Acta Ecologica Sinica,2020,40(4) :1150-1160.

[45] JIAO L,JIANG Y,WANG M,et al. Responses to climate change in radial growth of Picea schrenkiana along elevations of the eastern Tianshan Mountains,Northwest China [J].Dendrochronologia,2016,40:117-127.

[46] ZHANG H,YINQ,NAKAJIMA T,et al. Influence of changesin solarradiation onchangesofsurface temperaturein China[J].Acta Meteorologica Sinica,2O13,27 (1) :87-97.

[47]LIU B,XU M,HENDERSON M,et al. Taking China's temperature:Daily range,warming trends,and regional variations,1955-2000[J].Journal of Climate,2004,17 (22):4453-4462.

[48]D'ARRIGOR,WILSONR,LIEPERTB,et al.On the 'Divergence Problem'in northern forests:A review of the tree-ring evidence and possible causes[J].Global and Planetary Change,2008,60(3-4) :289-305.

[49]FORZIERI G,DAKOS V,MCDOWELL N G,et al. Emerging signals of declining forest resilience under climatechange[Jl.Nature,2022,608(7923):534-539.

[50]ROMANDT,NOVICKKA,BRZOSTEKER,etal.The role of isohydric and anisohydric species in determining ecosystem-scale response to severe drought[J].Oecologia,2015,179(3):641-654.

[51]MCDOWELL N G,ALLEN C D,ANDERSON-TEIXEIRAK,et al.Pervasive shifts in forest dynamics in a changing world[J].Science,2020,368(6494): eaaz9463.

[52]GAO S,LIU R,ZHOU T,et al. Dynamic responses of treering growth to multiple dimensions of drought[J].Global ChangeBiology,2018,24(11) :5380-5390.

[53]閻弘,孫瀅潔,劉濱輝.競爭對紅松樹木的干旱適應性 及生長衰退影響[J].北京林業大學學報,2022,44(6): 1-9. YAN H,SUN Y J,LIU B H. Effects of competition on drought adaptability and growth decline of Pinus koraiensistrees[J].Journal of Beijing ForestryUniversity,2022, 44(6) :1-9.

[54]彭劍峰,劉玉振,王婷.神農山白皮松不同齡組年輪- 氣候關系及PDSI重建[J].生態學報,2014,34(13): 3509-3518. PENGJF,LIUYZ,WANG T.A tree-ringrecordof 1920's—1940's droughts and mechanism analyses in Henan Province[Jl.Acta Ecologica Sinica,2O14,34 (13):3509-3518.

[55]DENG J,WANG S,REN C,et al. Nitrogen and phospho rusresorption in relation to nutrition limitation along the chronosequence of black locust (Robinia pseudoacacia L.)plantation[J].Forests,2019,10(3):261.

[56]WU Y,CHENY,LI Q,et al.Ecoenzymatic stoichiometry and nutrient limitation under a natural secondary succession ofvegetation on the LoessPlateau,China[J].Land Degradationamp;Development,2021,32(1) :399-409.

[57]AUTF,MAXWELL JT,ROBESON S,etal.Younger trees in the upper canopy are more sensitive but also more resilienttodrought[J].NatureClimateChange,2O22,12: 1168-1174.

猜你喜歡
恢復力氣候因子徑級
朗鄉國家級自然保護區水曲柳種群特征及更新情況調查
林業科技(2025年4期)2025-08-18 00:00:00
近40年氣候變化對寧夏馬鈴薯生產潛力的影響研究
基于SRP模型的黃河流域(聊城一濟南段)生態地質脆弱性評價
東陽市東江源保護區野生夏蠟梅居群的分布現狀與保護對策
不同徑級落葉松葉片元素與代謝產物差異比較
六盤山不同降水梯度華北落葉松徑向生長對氣候因子的響應
主站蜘蛛池模板: 日韩AV手机在线观看蜜芽| 色窝窝免费一区二区三区| 亚洲视频无码| 国产成人狂喷潮在线观看2345| 欧美在线视频不卡第一页| 久草国产在线观看| 四虎永久免费地址在线网站| 免费一看一级毛片| 色偷偷av男人的天堂不卡| 在线免费无码视频| 99re热精品视频中文字幕不卡| 国产黑丝视频在线观看| 日本高清免费一本在线观看| 亚洲永久色| www.91中文字幕| 91精品在线视频观看| 114级毛片免费观看| 国产欧美日韩资源在线观看| 免费jjzz在在线播放国产| 欧美日韩国产成人高清视频| 怡春院欧美一区二区三区免费| 亚洲欧州色色免费AV| 青青久久91| 5555国产在线观看| 亚欧美国产综合| 亚洲精品不卡午夜精品| 久久亚洲精少妇毛片午夜无码| 国产精品久久久久鬼色| 日本黄色不卡视频| 亚洲一区二区三区国产精品| 精品国产香蕉伊思人在线| 1级黄色毛片| 丝袜美女被出水视频一区| 亚洲91精品视频| 久久这里只有精品66| 国产一二三区在线| 呦女亚洲一区精品| 成人亚洲国产| 99ri国产在线| 亚洲国产精品人久久电影| 欧美日韩精品一区二区在线线 | 麻豆AV网站免费进入| 青青草一区| 国产精品视频导航| www.亚洲一区| 亚洲视频影院| 三上悠亚在线精品二区| 九色最新网址| 五月天久久综合国产一区二区| 色噜噜狠狠色综合网图区| 四虎精品国产永久在线观看| 丁香婷婷激情综合激情| 毛片免费高清免费| 久久精品丝袜| 亚洲成人在线网| 国产亚洲欧美日韩在线一区| 欧美不卡二区| 2019年国产精品自拍不卡| 在线五月婷婷| 71pao成人国产永久免费视频| 欧美三级不卡在线观看视频| 中文无码影院| 国产成人精品免费av| 免费av一区二区三区在线| 成人中文字幕在线| 美女毛片在线| 伊人中文网| 亚洲IV视频免费在线光看| 高清不卡一区二区三区香蕉| 成人精品在线观看| 精品91自产拍在线| 国产91蝌蚪窝| 亚洲香蕉在线| 久久精品aⅴ无码中文字幕| 亚洲综合久久一本伊一区| 日韩国产高清无码| 456亚洲人成高清在线| 99re热精品视频国产免费| 欧美97色| 成人午夜视频在线| 亚洲精品第1页| 亚洲第一极品精品无码|